无土栽培学第三章-基质栽培

第三章基质栽培 第一节固体基质一 基质的理化性质 一 基质的物理性质主要包括 容重 总孔隙度 气水比等 1 容重 指单位体积干燥基质的重量 即基质干重 基质体积 单位 千克 米3 或克 厘米3 容重越大 透气透水性差 容重过小 太轻 栽培效果均不好 一般以0 1 0 8克 厘米3较好 2 总孔隙度 反映基质孔隙状况 指基质中持水孔隙和通气孔隙的总和 以孔隙与基质体积的百分数 表示 计算公式为 总孔隙度 1 容重 比重 100 例如 某基质的容重为0 1 比重为1 55克 厘米3 则总孔隙度为 1 0 1 1 55 100 93 55 总孔隙度大 表明容纳空气和水的量大 基质较轻 有利于根系生长发育 反之则小 空气与水容纳量小 需增加供液次数 一般基质总孔隙度为54 96 3 气水比 在一定时间内 基质中容纳气 水的相对比值 通常以大孔隙 通气孔隙 与小孔隙 持水孔隙 之比表示 大孔隙 直径在lmm以上 起贮气作用 小孔隙 直径0 001 0 lmm 主要作用是贮水 气水比愈小 说明小孔隙多 基质持水力强 反之则弱 一般气水比保持在1 2 4范围为宜 4 粒径 粒径大小直接影响 孔隙度 容重 空气和水份含量 一般粒径不宜过大 否则虽然通气性好 但持水力低 栽培时要增加浇水次数 但粒径过小 虽然具有较好的持水性 容易造成通气不良 二 基质的化学性质 主要包括 化学稳定性 酸碱度 电导度 阳离子交换量 缓冲能力等 1 化学稳定性 指基质发生化学变化的难易程度 无土栽培要求基质具有化学稳定性 避免或减少对营养液的干扰 并在使用过程中不产生有毒物质 基质的化学稳定性 因其化学组成不同而有较大差异无机矿物构成的基质 如沙 化学稳定性最强 有机基质 如锯末 稻壳等 化学组成复杂 对营养液影响较大 往往不可直接使用 2 酸碱度 一般蔬菜适宜酸碱度范围为5 6 7 0 所以 要求基质为中性或微酸性 简便测定方法 取1份基质 加入其5倍体积的蒸馏水 充分搅拌后 测定pH值 3 电导度 指基质内已经电离盐类的溶液浓度 反映基质中原有可溶性盐类的量 单位 s cm 测定方法同酸碱度 4 阳离子交换量 在一定酸碱条件下 基质含有可代换性阳离子的数量 阳离子交换量 反映基质对养分的吸附保存能力 阳离子交换量大 可减少养分流失 提高营养液的缓冲能力 5 缓冲能力 指基质加入酸碱物质后 基质本身所具有的缓冲酸碱变化的能力 一般阳离子交换量越大 基质的缓冲能力也越大 基质缓冲能力大小 有机基质 无机基质 二 基质的种类和特性 一 基质的种类1 按基质来源 分为两类天然基质 如沙 人工合成基质 如岩棉 2 按基质的成分 分为 无机基质和有机基质两类 无机基质 如沙 蛭石和珍珠岩等 有机基质 如泥炭 炭化稻壳等 3 按基质的性质 分为 活性基质和惰性基质两类 活性基质 指基质具有阳离子代换量 可吸附阳离子或基质本身能够供应养分的基质 如泥炭 蛭石 蔗渣等 惰性基质 指基质本身不起供应养分的作用或不具有阳离子代换量 难以吸附阳离子的基质 如沙 岩棉 泡沫塑料等 4 按基质使用时的组分 分为 单一基质和复合基质两类 单一基质 指以单独一种基质作为植物的生长介质 如沙培 岩棉培使用的沙和岩棉 复合基质 指由两种或两种以上的单一基质按一定的比例混合制成的基质 如草炭 珍珠岩 蛭石混合基质 一般在配制复合基质时 以2种或3种单一基质复合为宜 二 常用基质的特性 1 蛭石2 珍珠岩3 岩棉4 沙 1 蛭石 云母类硅质矿物 其颗粒由许多平行的片状物组成 无土栽培用的蛭石 都经过高温 1000 膨胀处理 其体积为原矿物的16倍左右 1 理化性质 容重很小 0 09 0 16g cm3 孔隙度大 达95 具有良好的透气性和保水性 蛭石的吸水能力很强 每立方米的蛭石 可以吸收100 650kg水 蛭石的阳离子代换量很高 达100mmol 100g 具有较强的保肥力和缓冲能力 且含有较多的钾 钙 镁等营养元素 这些养分属于速效养分 可被作物利用 蛭石酸碱度 一般呈中性至微碱性当其与酸性基质 如泥炭等 混合使用时 不会出现问题 2 注意事项 无土栽培用蛭石的粒径应在3mm以上 而用作无土育苗的蛭石可稍细些 0 75 1 0mm 蛭石较易破碎 结构容易受到破坏 孔隙度减小 因此在运输 种植过程中不能受到重压 蛭石一般使用1 2次后 其结构就变差 需重新更换 2 珍珠岩 珍珠岩是硅质火山岩在1200 下加热膨胀而成 色白 质轻 呈颗粒状 2 理化性质 粒径1mm左右 容重80 130kg m3 孔隙度约为93 其中空气容积约为53 持水容积约为40 可容纳自身重量3 4倍的水 易于排水 通气 理化性质比较稳定 珍珠岩没有吸收性能 阳离子代换量 1 5mmol 100g pH为7 0 7 5 珍珠岩中的养分 多为植物不能吸收利用的形态 珍珠岩的成分为 二氧化硅 SiO2 74 氧化铝 A12O3 11 3 氧化铁 Fe2O3 2 氧化钙 CaO 3 氧化锰 MnO 2 氧化钠 Na2O 5 氧化钾 K2O 2 3 2 注意事项 珍珠岩较易破碎 珍珠岩粉尘污染较大 使用前最好先用水喷湿 珍珠岩在种植槽中 或与其他基质组成混合基质时 在淋水较多时会浮在表面 目前尚无解决办法 3 岩棉 岩棉外观呈白色或浅绿色丝状体 用于无土栽培始于丹麦 1969年 1 理化性质 孔隙度大 可达96 透气性好 吸水力很强 化学性质稳定 岩棉由硅及其他金属氧化物组成 因含少量石灰 使用初期呈微碱性 经过一段时间 即呈中性 也可加入适量酸中和至中性 或在使用前用水清洗岩棉 使pH降低 栽培过程中不易变形 岩棉是在高温条件下制造 不含病菌和其他有机物 经压制成型后可保证不变形 2 用途 无土育苗 无土栽培营养液栽培 如NFT 或岩棉基质袋培 3 缺点污染环境 4 沙 主要作沙培的基质 是应用最早的无土栽培基质 沙的来源广泛 价格便宜 不同来源的沙 其组成成分差异很大 一般含二氧化硅在50 以上 沙没有阳离子代换量 惰性 容重为1500 1800kg m3 适宜粒径为0 5 3mm 注意 1 要确保沙中不含有毒物质 2 石灰性地区所产的沙 只有碳酸钙含量低于20 才可使用 3 用沙作基质 易于排水 通气 但热传导快 保水持水力差 水气矛盾较大 因此在生产上有逐渐减少的趋势 三 基质混合 一 基质混合的要求1 调节基质容重2 增加孔隙度3 适用于多种作物 二 国内外常用复合基质配方 1份草炭 1份珍珠岩 1份沙1份草炭 l份珍珠岩1份草炭 1份蛭石 四 基质消毒 主要方法有 蒸汽消毒 药剂消毒 太阳能消毒 1 蒸汽消毒 基质堆放 20厘米高 长度不定 用防水防高温布盖严 通入蒸汽 在70 80 条件下 消毒1h就能杀死病菌 效果良好 也比较安全 缺点 成本较高 2 化学药剂消毒 成本较低 但安全性较差 甚至会污染环境 1 甲醛 福尔马林 消毒 一般将40 的原液稀释50倍 用喷壶将基质均匀喷湿 覆盖塑料薄膜 24 36h后揭膜 敞开 2周后使用 2 氯化苦熏蒸 适宜温度为15 20 3 溴甲烷熏蒸溴甲烷剧毒 且是强致癌物质 必需严格遵守操作规程 3 太阳能消毒 近年来应用较普遍 廉价 安全 简单 实用 具体方法 在夏季高温季节 在温室或大棚内 基质堆放 高20 25厘米 长宽不定 喷湿基质 使含水量超过80 然后用塑料薄膜覆盖 密闭温室或大棚 10 15天 五 基质栽培的形式 1 按栽培空间 分为平面栽培和垂直栽培2种 2 按营养液是否循环使用 分为开放式和封闭式2种 3 按栽培设施材料 分为槽培 袋培和岩棉培等 第二节沙培 1969年 由美国开发 适于阳光充足但水源严重匮乏的沙漠地区的开放式无土栽培系统 一 沙培装置 栽培槽 二 供液系统 1 固定栽培槽2 全地面沙培床 1 固定栽培槽 1 材料用水泥槽作栽培槽 内侧涂以惰性涂料 2 规格 栽培槽宽度为80 100厘米 两侧深15厘米 中央深20厘米 3 构造 槽底呈 V 形 槽底铺黑色聚乙烯塑料薄膜 双层 厚0 2毫米 栽培槽的底部应有l 400的坡降 以利排液 栽培槽底部还铺设排液管 主要原因 沙培采用滴灌供液 有8 10 的营养液要排到温室外面 排液管 采用多孔塑料管 直径4 0 7 5厘米 孔朝槽底 防止被蔬菜根系堵塞 2 全地面沙培床 在温室的整个地面上 全部铺上沙 做成一个大栽培床 床底做成1 200的坡降 铺两层0 15 0 20毫米厚的黑色聚乙烯塑料薄膜 膜上按1 2 1 5米的间隔 平行排列直径为3 5厘米的多孔塑料排液管 排液孔朝下 排出的营养液流到室外的贮液池中 可用于大田施肥 而后 铺30厘米厚的沙层 注意 如果沙层较浅 将导致基质中温度分布不匀 且蔬菜根系可能会长入排水管中 二 供液系统 一般用滴灌法供液 灌溉系统用的营养液 要经过装有100目纱网的过滤器 以防杂质堵塞滴头 二 沙培技术关键 营养液管理 二 基质消毒 一 营养液管理 营养液配方 供液次数 浓度控制 1 营养液配方 由于沙培基质的缓冲能力低 且是采用开放式滴灌供液 沙中贮液量小 基质中的营养液的浓度 和pH值常有较大变化 因此 在选定营养液配方时 宜选生理反应比较稳定的配方 2 供液次数 一般每天滴灌2 5次 每次供液要足 允许有8 10 的营养液排出 并以此来判断是否灌足 3 浓度控制 每周要对排出的营养液中可溶盐总量测定两次 如可溶盐总量超过2克 升时 则应用清水滴灌数天 以降低浓度 当排出的营养液低于要求浓度时 再恢复供应营养液 4 注意事项 如遇到连续低温阴天 从植物对水分的需要来看 可能不需要天天多次滴灌 但从养分需要来看 则需要滴灌 二 基质消毒 消毒次数 消毒药剂 消毒方法 1 消毒次数 一般每年消毒1次 也可每茬1次 以消除包括线虫在内的土传病虫害 2 消毒药剂 常用消毒剂有 1 福尔马林溶液 0 3 1 0 次氯酸钠溶液 3 消毒方法 喷药后24小时后 用水冲洗3一4次将药剂洗去 三 经济效益分析 以简易槽式沙培营养液滴灌为例 单棚面积为6m 30m 每座大棚内纵向设3条栽培槽 每10座大棚共用一套滴灌系统 一 投资成本 包括两部分 基本建设投资 直接生产成本 1 基本建设投资 简易槽式沙培基本建设内容包括 塑料大棚 营养液滴灌系统 栽培设施 栽培槽及基质 等 1 塑料大棚 钢结构大棚骨架3500元 棚顶高2 5m 侧高1 8m 塑料薄膜 进口长寿膜 1000元 棚侧塑料防虫网 30目 300元 2 营养液滴灌系统 滴灌管道 过滤器及配件800元 营养液池300元 以10座大棚共建1个营养液池计算 3 栽培设施 栽培槽 3000块红砖 棚 600元 黑色塑料薄膜 槽内 150元 河沙等基质350元 7立方米 棚 50元 立方米 4 设备建设 安装等费用600元合计7600元 667平方米土地 可建3座这种规格大棚投资22800元平均每平方米投资34 18元 2 直接生产成本 包括生产过程中消耗的水 电 肥料 农药 种子 苗 基质消毒与更换 人工费用等 以667平方米大棚种植1茬网纹甜瓜计算 1 水费100元 消耗100立方米 1元 立方米 2 电费30元 3 种子费用750元 用种1500粒 0 5元 粒 4 肥料费用1350元 每茬需耗90L营养液 15元 L 5 农药费用80元 6 基质消毒与更换350元河沙等基质可使用3年 但每年必须消毒 7 吊蔓塑料绳100元 8 人工费用750元 以1个工人管理6座大棚 500元 月 合计4410元每座大棚的直接生产成本1470元 二 总产值 667平方米1茬产量3000kg产值15000元 3000kg 5元 kg 产量计算依据 667平方米 1350株 450株 座 3座 商品瓜1200个 1瓜 株 单瓜重2 5kg每年可连续种植3茬网纹甜瓜 667平方米总产值45000元 三 经济效益分析 一 年总成本年总成本 直接生产成本 设备折旧费 销售成本 不可预见费用 1 直接生产成本 4410元 茬 3茬 13230元2 设备折旧费年设备折旧费 基本建设总投资 折旧年限 22800元 5年 4560元 年 3 销售成本 按照总产值20 计算销售成本 45000元 20 9000元 4 不可预见费用 按照总产值的10 计算 不可预见费用 45000元 10 4500元 667平方米 3座大棚 总成本 13230 4560 9000 4500 31290 元 二 净利润 净利润 总产值 总成本 45000 31290 13710 元 三 投资利润率 投资利润率 年总收益 总投资 100 13710 22800 100 60 13 四 静态投资回收期 静态投资回收期 总投资 年总收益 22800 13710 1 66 年 第四节岩棉培技术 一 岩棉培概述1 概念用岩棉 RockWool 作基质的无土栽培称为岩棉培 2 历史 岩棉由丹麦的Grodan公司1968年开发 并用于无土栽培 以后被西欧国家大量采用 荷兰面积最大 我国1987年 江苏省农业科学院蔬菜研究所与南京玻璃纤维研究院合作 研制出适宜无土栽培的国产农用岩棉 3 使用效果 上海市孙桥蔬菜基地岩棉培 黄瓜产量为21 4千克 平方米 番茄产量为34 1千克 平方米 甜椒产量为12 9千克 平方米 二 岩棉培装置 基本装置包括 栽培床 供液装置 排液装置 如采用循环供液 则无需排液装置 栽培床 栽培床用岩棉垫连接而成 外套黑色或黑白双色聚乙烯塑料薄膜袋 定植前在薄膜上开定植孔 定植带岩棉块的幼苗 1 要求 岩棉栽培床对建造工艺要求严格 1 栽培床面一定要平整 否则会造成供液不均 甚至会使盐分积累 pH值升高 2 地面要保持一定坡度 由于多数岩棉培采用循环供液 以便使多余的营养液流回供液池 2 建造 1 隔离层先在整个地面铺一层废旧塑料薄膜以保持地面清洁 防止杂草滋生和营养液外流污染土壤 2 岩棉垫准备长块 宽15 30厘米 3 在栽培床地面上平摊一张宽70厘米 长14 16米 栽培床长度 厚0 05毫米的黑色或黑白双色聚乙烯塑料薄膜 最好再铺一层30克 平方米的无纺布 以利吸水和稳定根际温度 4 将事先切好的岩棉块平放其上 相邻两块之间要连接好 不能保留空间以防营养液滞留 将带岩棉育苗块的幼苗平放其上 5 安装滴灌装置 6 用木夹或钉书针将薄膜封住 根际处封口要紧 以减少水分蒸发和营养液外溢 并防止高温季节汽化热从根际外流 3 注意事项 为防止供液量大 过急等多种原因 可能导致栽培床中多余的营养液不能及时排除 放置岩棉垫时可稍向一边倾斜 并在倾斜方向把包岩棉的塑料袋钻2 3个排水孔 二 供液装置 采用滴灌系统大规模岩棉栽培 需要自动控制的滴灌系统 注意 1 新使用的滴灌管 滴头在使用前要用营养液冲洗 2 在栽培蔬菜 花卉前 用滴灌的方法 把营养液滴入岩棉垫中 使其浸透 三 岩棉培简化装置 岩棉培的栽培床如以100厘米 20厘米 7厘米的岩棉垫连接而成 每亩地需岩棉垫7 06立方米 按80千克 立方米的容重计算 每亩需560千克 岩棉成本约1680元 故要设法降低岩棉用量 降低成本 采用2厘米厚的薄岩棉垫作栽培床 或采用边长为10厘米的岩棉方块作育苗块 定植于NFT栽培床中 间歇供液 应用效果和常规岩棉栽培相同 但可减少岩棉用量2 3以上 三 岩棉培技术关键 适宜岩棉培的蔬菜种类适宜岩棉培的蔬菜种类很多 国外应用成功的有 番茄 黄瓜 茄子 辣椒 甜瓜等 江苏省农业科学院蔬菜研究所 栽培番茄 黄瓜 茄子 辣椒 甜瓜 草莓 生菜等 二 岩棉方块育苗 岩棉栽培多是用岩棉块进行育苗 蔬菜种类不同 育苗时采用的岩棉块大小也不同 番茄 黄瓜 多采用每边长7 5厘米见方的岩棉块除了上下两面外 岩棉块的四周应该用防紫外线的黑色塑料薄膜包上 防止 水分蒸发和盐类在岩棉块周围积累 冬季还可提高岩棉块温度 种子可以直播在岩棉块中 也可将种子播于育苗盘中 当幼苗第一片真叶开始展现时 再将幼苗移栽至岩棉块中 在播种前 要将岩棉块用水浸透 由于岩棉基本不含蔬菜所需的营养物质 因而种子出芽以后 就要用营养液进行灌溉 育苗期间 营养液的电导度应控制在1 5毫西 厘米以内 若幼苗徒长 可提高到2毫西 厘米 三 定植方法 1 岩棉准备岩棉中因加入亲水剂 碱性大 游离的残渣 纤维较多 定植前24 48小时 须用清水浸泡冲洗 可先用清水浸泡 循环冲洗 直至池中水清 无泡沫为止 而后 用滴灌的方法把营养液滴入岩棉垫中 使之浸透 2 定植2株黄瓜或番茄 每块岩棉垫 3 定植后管理把滴灌管固定到岩棉块上 让营养液从岩棉块上部往下滴 保持湿润 7一10天后 待根系扎入岩棉垫以后 即可把滴头插到岩棉垫上 以保持茎基部干燥 减少病害 四 营养液管理 1 营养液的配制2 pH值调整3 电导度调节4 供液量 1 营养液的配制 1 营养液配方岩棉的化学性质温定 不会影响营养液的成分 由于岩棉培蔬菜根系氧气供应充足 根对氮 磷 钾的吸收增强 容易造成过量吸收而浪费 同时会引起钙 镁的过剩 应尽量采用与水培不同的配方 例如 番茄栽培的营养液配方 氮174毫克 升 磷46毫克 升 钾24 8毫克 升 钙115毫克 升 镁25毫克 升 铁1 5毫克 升 锰5 0毫克 升 硼1 0毫克 升 锌5 0毫克 升 铜0 3毫克 升 铝0 5毫克 升 2 水质 岩棉培对水质的要求较高 以此防止盐分的聚集和有毒化合物伤害 灌溉水中钠 氯的含量 最好小于1 5毫摩尔 升 含量高会导致减产 水中镍 锌 钙 铁的 含量也不能太高 在配制营养液时 应把这些元素的含量计算在内 2 pH值调整 岩棉本身一般为弱碱性 在栽培过程中 pH值的变化较大 因此要及时调整 岩棉培的营养液pH值在5 0 5 6 加入岩棉栽培床后 即可稳定在5 9左右 当pH值 6 4时 碳酸盐开始沉淀 如pH值低到5 0时 则磷酸铁盐开始沉淀 使滴灌系统堵塞 蔬菜也会因为缺乏这些元素 而产生营养缺乏症 岩棉培pH值的调整 最好用磷酸 如用硫酸 硝酸 会使岩棉纤维溶解 但磷酸价格较高 且用量不当易引起铁的沉淀 3 电导度调节 岩棉垫中营养液的电导度一般控制在2 0 3 0毫西 厘米 如番茄营养液电导度控制在2 0 2 5毫西 厘米 电导度检查时间要固定 每月检查3次 当电导度超过3 5毫西 厘米时 就应该停止滴灌 而采用滴灌清水 洗盐 当电导度达到正常标准后 再恢复供应营养液 4 供液量 要依据气候灵活掌握 果菜类蔬菜 在冬季晴天 每天1升 夏季2 3升 供液要均匀 定时 定量 正常条件下 一般每天每平方米栽培面积消耗营养液6 8升 回收营养液量为供液量的20 40 回收液EC值 与供应的营养液的EC值相差0 5毫西 厘米为宜 第五节有机生态型无土栽培 一 概念二 特点三 技术关键 一 概念 有机生态型无土栽培技术是指不用天然土壤而使用基质 不用传统的营养液而使用有机固态肥并直接用清水灌溉的一种无土栽培技术 两种无土栽培方法的区别 1 基质组成一般无土栽培 天然有机物 可耗尽有限资源 泥炭 锯木屑等有机生态型无土栽培 农产有机物 可再生无限资源 如农作物秸秆 炉渣等 2 营养供应 一般无土栽培 无机营养液有机生态型无土栽培 有机或无机固体肥 3 基本设施 一般无土栽培 贮液罐 循环泵 定时器 输液管道 pH计 电导仪 栽培槽等有机生态型无土栽培 连接自来水管道 水表 栽培槽等 4 能源要求 一般无土栽培 需电源 不能连续断电4h 有机生态型无土栽培 一般不用电 5 技术要求 一般无土栽培 技术要求高 需专业培训有机生态型无土栽培 经一般讲解即可掌握 6 产品质量 1 一般无土栽培 有时不能达到绿色食品标准 2 有机生态型无土栽培 可达绿色食品标准 二 特点 1 用有机固态肥取代传统的营养液传统无土栽培是以各种无机化肥配制成一定浓度的营养液 有机生态型无土栽培则是 以各种有机肥或无机肥的固体形态直接施于基质中 2 操作管理简单 传统无土栽培的营养液 需要维持各种营养元素的浓度及各种元素间的平衡 尤其是要注意微量元素的有效性 有机生态型无土栽培 采用基质栽培及施用有机肥 各种营养元素齐全 其中微量元素更是供应有余 因此 在管理上主要考虑 氮 磷 钾三要素的供应总量及其平衡状况 大大地简化了操作管理过程 3 投资少 成本低 由于不使用营养液 不需营养液配制 测定所需的设备 大幅度减少一次性投资 有机生态无土栽培 主要施用消毒的有机肥 与使用营养液相比 其肥料成本降低60 80 大大节省了无土栽培的生产开支 4 对环境无污染 在营养液栽培时 灌溉过程中约20 营养液排到系统外是正常现象 有机生态型无土栽培系统排出液中 硝酸盐的含量仅有l 4毫克 升 对环境无污染 而岩棉栽培系统排出液中硝酸盐含量高达212